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DP200004 RPR 技术原理

DP200004 RPR 技术原理. ISSUE 1.0. 前 言. 随着宽带 IP 业务的迅速发展，城域网已经成为运营商建设和开展业务的主要部分。 如何提高城域网可运营、可管理、可扩充能力已经成为网络运营商最为关心的问题。 把城域网中常用的 Ethernet 和 SDH 技术的优点结合在一起就产生了 RPR 技术。. 参考资料. IEEE802.17 Resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications. 目 标.

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DP200004 RPR 技术原理

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Presentation Transcript

  1. DP200004 RPR技术原理 ISSUE 1.0

  2. 前 言 随着宽带IP业务的迅速发展，城域网已经成为运营商建设和开展业务的主要部分。 如何提高城域网可运营、可管理、可扩充能力已经成为网络运营商最为关心的问题。 把城域网中常用的Ethernet和SDH技术的优点结合在一起就产生了RPR技术。

  3. 参考资料 • IEEE802.17 Resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications

  4. 目 标 学习完此课程，您将会： • 了解环网技术发展 • 了解RPR技术的发展历程 • 掌握RPR技术原理 • 掌握NE80/NE40产品RPR实现 • 了解RPR技术的组网运用

  5. 内容介绍 第1章 环网技术的介绍 第2章 RPR技术的发展历程 第3章 RPR技术原理 第4章 NE40/NE80的技术实现 第5章 RPR技术运用

  6. Token Ring〔令牌环〕是最早引入数据通信领域里面的环网技术，是一个基于MAC层协议的单向环网。其特点： 一种低速网络 节点只有获得令牌时才能向环上发送数据 数据包采用源节点剥离的方法 不具备故障自愈的保护功能 环网技术的介绍 Token Ring 环

  7. 环网技术的介绍 FDDI 环 FDDI〔光纤分布式数据接口〕可以说是一种改进的Token Ring技术。其技术特点： • 双环结构 • 采用光纤作为传输介质 • 利用令牌来传递对环网的控制权 • 数据包采用源节点剥离的方法 • 不具备故障自愈的保护功能

  8. 环网技术的介绍 SDH/SONET 环 SDH/SONET〔数字同步系列〕是目前广泛应用在传输网络里面的一种环网技术 。其技术特点： • 单环、多环都支持 • 采用点到点、电路交换 • 采用时分复用 • 主要为语音服务 • 高可靠性

  9. 环网技术的介绍 POS环 POS环，严格来说，并不是一种环网技术，仅仅是近年来，网络上的一种组网应用。将网络上面的N个节点通过N条链路首尾相连起来，整个环其实是由N个相互独立的点到点POS/PPP连接构成的。其技术特点： • 业务在节点间逐点三层转发实现相互通信 • 无带宽管理方法 • 不具备故障自愈的保护功能，倒换完全由路由协议控制。

  10. 环网技术的介绍 RPR 环 RPR 〔弹性分组环〕是一个闭合环路、点到点、基于MAC层的逻辑环状拓扑。对于物理层来说，RPR就是一组点到点的链路；而对于数据链路层来说，RPR就像是一个类似于Ethernet的广播介质网络 。其技术特点： • 双环逆向拓朴结构 • 完全分布式的访问控制方法、无令牌概念 • 电信级故障故障自愈，业务切换时间小于50ms • 自动拓朴发现，能自动选择业务最优路径。 • 环节点热插拔 • 单播流的目的地址剥离

  11. 环网技术的介绍 RPR 环（续） 其技术特点： • 空间复用技术 • RPR-Fa公平算法 • 保证QOS，支持带宽预留的业务 • 传统Ethernet概念，支持所有Ethernet上层协议和业务。 • 物理层无关 • 带宽很容易平滑扩展，155M-10G，甚至40G • 支持环网级别的设备互通性 • 具有完善的操作和维护平台，可运营可管理

  12. 内容介绍 第1章 环网技术的介绍 第2章 RPR技术的发展历程 第3章 RPR技术原理 第4章 NE40/NE80的技术实现 第5章 RPR技术运用

  13. RPR技术的发展历程 在RPR技术在正式标准化以前，Cisco、Luminous、Nortel 就分别推出了自己概念的RPR技术，分别是DPT、RPT、IPT，各自特点和应用领域不尽相同。 DPT Cisco Gandalf Darwin RPT Luminous Alladin IPT Nortel 在2003年一月份的会议上，两大阵营达成一致，通过了Darwin协议，并做为RPR协议草案的基线版本，目前IEEE P802.17-2004

  14. RPR技术的发展历程 • IEEE 802.17的网址为：www.ieee802.org/17 • RPRA的网址为：www.RPRAlliance.org，华为公司是RPR联盟的早期成员，一直参与RPR标准制定工作，并负责在中国推广RPR技术的应用。 • 华为公司RPR的目标是： • 密切参与RPR标准开发 • 增加10G RPR接口 • 完善接入层、核心层的RPR产品 • 实现与其它厂商的RPR产品的互通 • 做最好的RPR产品供应商

  15. 内容介绍 第1章 环网技术的介绍 第2章 RPR技术的发展历程 第3章 RPR技术原理 第4章 NE40/NE80的技术实现 第5章 RPR技术运用

  16. 内容介绍 • 第3章 RPR技术原理 • 3.1 RPR概念 • 3.2 节点数据操作 • 3.3 RPR环特点 • 3.4 故障自愈 • 3.5 拓扑发现 • 3.6 广播和多播 • 3.7 公平算法

  17. Area A RPR 环 RPR技术原理 RPR概念 RPR（Resilient Packet Ring）为逆向双环拓扑结构，外环为Outer Ring、内环为Inner Ring，外环和内环都传送数据包和控制包，内环的控制包携带外环数据包的控制信息，反之亦然。 Inner Ring Outer Ring Area B

  18. RPR技术原理 RPR数据节点操作 • Insertion：数据包上环操作，将其它接口转发过来的报文插入RPR环 • Forwarding：将途经本节点的报文简单转发到下一个节点 • Receiving：接收从环上来的数据报，送Host/L3处理 • Stripping：数据包下环操作，将报文从环上剥离 • 单播报文接收：同时执行Receiving和Stripping • 多播报文接收：同时执行Forwarding和Receiving • Pass Though模式：对所有包执行Forwarding操作 上环 下环 Rx Tx Rx Tx Rx Tx Rx Tx

  19. RPR技术原理 特点 RPR环结构可以实现高效带宽利用，特点： • 目的地址剥离 • 空间复用机制 • 带宽自动分配 • 无冗余带宽 • 支持广播和多播 • 二层快速转发

  20. RPR 环 RPR 环 RPR技术原理 特点 复用机制： 共享 非重叠复用 独占最大带宽 重叠复用 共享最大带宽

  21. Area B Area A RPR技术原理 故障自愈 故障自愈--Wrapping × B RPR 环 A C E D

  22. Area B Area A RPR 环 RPR技术原理 故障自愈 故障自愈-- Steering × B A C E D

  23. RPR 环 RPR技术原理 故障自愈 故障自愈--多点故障 × Area A × 环被分割， AB通信中断 Area B

  24. RPR环 RPR环 RPR技术原理 拓扑发现 即插即用－节点删除 × B × B A C A C E D E D 将A、C接口的光纤断开，环将在A、C两处环回〔B的两侧也将环回〕，业务不间断。将A、C之间光纤直接连接好，WTR之后，两处环回将消除，环恢复双环结构，环上节点的拓朴信息中不再有B节点。

  25. RPR环 RPR环 RPR技术原理 拓扑发现 即插即用－节点加入 B × B A A C C D E E D 准备好需加入的节点B，正常启动，将A、C接口的光纤断开，环将在A、C两处环回，业务不间断。将AB光纤、BC光纤连接好，WTR之后，两处环回将消除，环恢复双环结构，环上节点的拓朴信息中有B节点增加，可以看到A到C的业务经由B转发。

  26. RPR环 RPR技术原理 多播和广播 报文直接被转发 同时送Host处理 B A C 报文被剥离 E D 对于多播报文，环上节点快速执行转发，有硬件完成，并同时接收一份，送Host/L3处理。当该报文回到源节点时，执行源地址剥离。

  27. RPR2.5G RPR2.5G RPR技术原理 公平算法RPR-Fa B B 700M A C A C 其它节点 其它节点 D D E E 700M 700M D、C均发送700M流量给E，在E-D段上面共享带宽，无拥塞。

  28. RPR2.5G RPR2.5G RPR技术原理 公平算法RPR-Fa 700M 700M 700M B B 700M 700M C A A C 700M 其它节点 其它节点 D E D E 400M 拥塞

  29. RPR2.5G RPR2.5G RPR技术原理 公平算法RPR-Fa 625M 拥塞 625M 700M B 625M 550M B 700M A C C A 其它节点 其它节点 D D E E 625M 550M 拥塞 拥塞解除

  30. RPR技术原理 队列调度、QOS保证 HP Transmit MP Transmit LP Transmit Receive Client Mac HP Transit LP Transit Transmit 采取Single队列时，调度顺序为Ts、HP Tx、 MP Tx、 LP Tx，其中MP Tx和LP Tx受RPR_Fa控制。 Transit 采取Dual队列时，调度顺序为HP Ts、HP Tx、 LP Tx、 LPTs ，其中LP Ts和LP Tx受RPR_Fa控制。

  31. RPR技术原理 RPR环较POS环的优点 • 带宽高利用率和QOS保证：空间复用、RPR-Fa公平算法、L2队列调度 • 节点处理的高效率：对于非本节点数据仅硬件完成L2转发，无需L3参与，吞吐量高。 • 保护机制和环网弹性：提供50ms故障自愈，无需50%冗余带宽。 • 服务提供简单化：完全分布式存取控制，带宽由公平算法动态分配，拓朴自动发现，用N条链路实现N节点Mac层全连接。 • 可升级易维护性：支持节点即插即用，可支持2－32节点，增加删除节点不影响现有业务。

  32. 内容介绍 第1章 环网技术的介绍 第2章 RPR技术的发展历程 第3章 RPR技术原理 第4章 NE40/NE80的技术实现 第5章 RPR技术运用

  33. NE80/NE40 RPR技术实现 • 华为RPR技术已经在诸多产品里面得到实现，比如Ne80高端路由器、Metro传输、接入网等产品。下面结合Ne80讲述华为RPR技术及实现。 • 物理结构 外环 NP Rx Tx NP Rx Tx RPR 内环 SDH Framer SDH Framer Mate 连接 相邻两槽位 POS RPR

  34. NE80/NE40 RPR技术实现 RPR帧结构 Data IP Header Data RPR Header + Mac IP Header Data FCS SDH Header RPR Header + Mac IP Header Data FCS

  35. TTL R MOD PRI P NE80/NE40 RPR技术实现 RPR帧结构 Destination Mac Address RPR头后结构和Ethernet V2完全一样 Source Mac Address Protocol Type PayLoad FCS

  36. NE80/NE40 RPR技术实现 RPR故障自愈 • RPR规定的两种故障保护Wrapping和Steering，各有优缺点，Wrapping倒换快，无数据丢失，但是，由于绕行，带宽比较浪费。而Steering，无需环回和绕行，没有带宽浪费问题，但是由于机制决定，保护稍慢，有一定包丢失。 • 华为RPR，结合了Steering和Wrapping各自的优点，取长补短，采取先Wrapping再Steering的保护方式，提供小于50ms的故障保护倒换，业务不中断，无带宽浪费现象，达到最佳性能效果。 • 增强了故障检测范围，提供Host级别故障保护。

  37. NE80/NE40 RPR技术实现 • 支持周期触发和动作触发两种拓朴发现机制。 • 周期触发：周期发送拓扑发现包，周期可配置，默认为5s • 动作触发：比如Wrap动作发生等。 • 拓朴失效检测，连续N次无法发现拓朴，协议Down，上报告警。 RPR拓朴发现

  38. NE80/NE40 RPR技术实现 RPR业务选环 • 源节点选环机制，选环决策完全由本地依据当前拓朴信息做出。 • 支持静态选环，可以指定业务流方向。 • 拓朴更新时，立即更新选环信息，及时优化流量分布，确保带宽最大利用度。

  39. NE80/NE40 RPR技术实现 RPR队列调度和QOS保证 • 支持两个优先级High和Low • 调度顺序： • Transit High • Transmit High • Transmit Low • Transit • LowRPR接口继承了Ne80其它接口完备的QOS特性，配合RPR Mac层特有的QOS功能，加之电信级故障自愈能力、高带宽利用率、先进的RPR-Fa公平算法，RPR可以提供高可靠性、大吞吐量、小迟延、低丢失率的业务保证能力。

  40. NE80/NE40 RPR技术实现 其它 • 提供丰富的流量监控手段。 • 提供统一的网管平台：iManager2000、QuidView。 • 支持2－32节点可扩充到64。 • 支持2.5G链路，不久提供10G、622M。 • 支持2－70Km光纤连接。 华为RPR已经实现了丰富的业务承载和协议支持：IP转发、MPLS转发、VPN应用和多播；RIP、OSPF、IS_IS、BGP路由协议等。

  41. 内容介绍 第1章 环网技术的介绍 第2章 RPR技术的发展历程 第3章 RPR技术原理 第4章 NE40/NE80的技术实现 第5章 RPR技术运用

  42. RPR RPR技术运用 城域网解决方案 骨干网 小区接入 POS MUSA Ne80 出口 Ne80 POS GE S8016 Ne08/05

  43. RPR RPR技术运用 城域网IP接入环 接入服务器 PSTN 拨号用户 骨干网 出口 POS Ne80 Ne80 智能小区 Ne08/05 GE 酒店

  44. RPR RPR RPR技术运用 大型RPR应用－相切环 RPR 以环的形式直接接入骨干RPR环，形成相切环。

  45. RPR RPR技术运用 大型RPR应用－相交环 RPR 对等RPR环，将关键节点设计成两环的共同节点，形成相交环。

  46. RPR RPR技术运用 大型RPR应用－配合其它链路 GE POS 对于大型多节点RPR环组网，可以考虑在关键节点间建立辅助链路，形成备份或负荷负担。

  47. 问题 学习完此课程，您将会： • RPR和传统的环网技术比较有什么优势？ • NE80/NE40 RPR倒换的方式有几种？各有什么特点？

  48. 本章主要是讲述了环网技术的发展，RPR原理以及在华为产品NE40/NE80中的实现，最后是它在实际组网的应用本章主要是讲述了环网技术的发展，RPR原理以及在华为产品NE40/NE80中的实现，最后是它在实际组网的应用 小结

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